(57)【要約】【課題】精度の高いバックライト輝度分布を得る【解決手段】バックライト１０１と、入力階調値に応じて領域ごとのバックライト輝度設定値を算出する算出部１０５と、設定値に従ってバックライトを制御する制御部１０２と、設定値に従ってバックライト輝度分布を算出する点である輝度分布算出点の位置を決定する決定部１０６と、予め用意された複数の離散化発光輝度分布から、輝度分布算出点の位置に対応する離散化発光輝度分布を選択輝度分布として選択する選択部１０７と、輝度分布算出点の位置に対応するバックライト輝度分布を生成する算出部１０８と、入力輝度値とバックライト輝度分布に応じて液晶透過率を補正透過率として補正し補正透過率で補正した、入力画像の輝度値を補正画像として生成する補正部１１１と、液晶パネル１０３と、補正画像に従って液晶パネルを制御する液晶制御部１０４と、を備える。【選択図】図１
2010079023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、
前記液晶パネルに光を供給する発光領域を有し、前記発光領域が複数の部分領域に分割され、前記部分領域毎に調光が可能なバックライトと、
入力画像の入力階調値に応じて前記領域ごとのバックライト輝度設定値を算出するバックライト輝度設定値算出部と、
前記バックライト輝度設定値に従って前記バックライトを制御するバックライト制御部と、
前記バックライト輝度設定値に従ってバックライト輝度分布を算出する点であるバックライト輝度分布算出点の位置を決定するバックライト輝度分布算出点決定部と、
予め用意された複数の離散化発光輝度分布から、前記バックライト輝度分布算出点の位置に対応する離散化発光輝度分布を選択輝度分布として選択する発光輝度分布選択部と、
前記バックライト輝度設定値と前記選択輝度分布から、前記バックライト輝度分布算出点の位置に対応する、前記液晶パネルに入射するバックライト輝度分布を生成するバックライト輝度分布算出部と、
前記入力画像に含まれる輝度値と前記バックライト輝度分布に応じて液晶透過率を補正透過率として補正し、該補正透過率で補正した、入力画像の輝度値を補正画像として生成する液晶透過率補正部と、
前記補正画像に従って前記液晶パネルを制御する液晶制御部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記バックライト輝度分布算出部は、
前記選択輝度分布と前記バックライト輝度設定値を畳み込んで離散化バックライト輝度分布を算出する畳み込み演算部と、
前記離散化バックライト輝度分布に線形補間を行い、前記バックライト輝度分布を求める線形補間部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記バックライト輝度分布算出点決定部は、前記領域ごとに、前記領域のうちのある領域のバックライト輝度設定値と該領域の周辺領域のバックライト輝度設定値との差分値と、複数の閾値との大小関係によって前記位置を決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記バックライト輝度分布算出点決定部は、前記ある領域のバックライト輝度設定値と該領域の水平方向に隣接する領域のバックライト輝度設定値との差分値と、複数の閾値との大小関係によって、該領域と水平方向に隣接する領域との間に、新たにバックライト輝度分布を算出するバックライト輝度分布算出点の位置を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記バックライト輝度分布算出点決定部が、さらに、前記隣接する領域よりももう１つ前記ある領域から離れて隣接する領域のバックライト輝度設定値と該領域のバックライト輝度設定値との差分値と、複数の閾値との大小関係によって、該領域と水平方向に隣接する領域の間に、新たにバックライト輝度分布を算出するバックライト輝度分布算出点の位置を決定することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記バックライト輝度分布算出点決定部が、前記ある領域のバックライト輝度設定値と該領域の垂直方向に隣接する領域のバックライト輝度設定値との差分値と、複数の閾値との大小関係によって、当該領域と垂直方向に隣接する領域の間に、新たにバックライト輝度分布を算出するバックライト輝度分布算出点の位置を決定することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記バックライト輝度分布算出点決定部が、さらに、前記隣接する領域よりももう１つ前記ある領域から離れて隣接する領域のバックライト輝度設定値と該領域のバックライト輝度設定値との差分値と、複数の閾値との大小関係によって、該領域と垂直方向に隣接する領域の間に、新たにバックライト輝度分布を算出するバックライト輝度分布算出点の位置を決定することを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記バックライト輝度分布算出点決定部が、前記領域ごとに、該領域のバックライト輝度設定値と該領域の周辺領域のバックライト輝度設定値とを比較し、領域間のバックライト輝度設定値の差分値が大きいほど、該領域間で新たにバックライト輝度分布を算出するバックライト輝度分布算出点の数を多くすることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記バックライト輝度設定値算出部は、各バックライトに対応する前記入力画像の領域内の画素の輝度値の平均値もしくは最大値に応じてバックライト輝度設定値を算出することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記バックライト輝度設定値算出部は、入力階調値と輝度値とを対応付けたテーブルを格納する第１テーブル格納部を含み、入力画像の階調値に対して該テーブルを参照することにより入力画像の輝度値を求め、該輝度値に応じてバックライト輝度設定値を算出することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記液晶透過率補正部は、入力画像の輝度値とバックライト輝度値と補正された透過率とを対応付けたテーブルを格納する第２テーブル格納部を含み、入力画像の輝度値およびバックライト輝度値に対して、該テーブルを参照することにより補正された液晶透過率を求めることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
画像表示装置に与えられた制約条件と前記バックライト輝度設定値とに応じて、前記バックライト輝度分布算出点の位置を決定するための差分値情報を算出するバックライト輝度差分値判定部をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記制約条件が、前記バックライト輝度分布を算出するのに要する処理コストもしくは、前記バックライト輝度分布算出の精度であることを特徴とする請求項１２記載の画像表示装置。
【請求項１４】
複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルを用意し、
前記液晶パネルに光を供給する発光領域を有し、前記発光領域が複数の部分領域に分割され、前記部分領域毎に調光が可能なバックライトを用意し、
入力画像の入力階調値に応じて前記領域ごとのバックライト輝度設定値を算出し、
前記バックライト輝度設定値に従って前記バックライトを制御し、
前記バックライト輝度設定値に従ってバックライト輝度分布を算出する点であるバックライト輝度分布算出点の位置を決定し、
予め用意された複数の離散化発光輝度分布から、前記バックライト輝度分布算出点の位置に対応する離散化発光輝度分布を選択輝度分布として選択し、
前記バックライト輝度設定値と前記選択輝度分布から、前記バックライト輝度分布算出点の位置に対応する、前記液晶パネルに入射するバックライト輝度分布を生成し、
前記入力画像に含まれる輝度値と前記バックライト輝度分布に応じて液晶透過率を補正透過率として補正し、該補正透過率で補正した、入力画像の輝度値を補正画像として生成し、
前記補正画像に従って前記液晶パネルを制御することを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置において、バックライト光源として複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用し、バックライトの数に合わせて分割した各領域の映像信号に合わせて、各バックライトを調光する技術について研究が行われている。
【０００３】
各バックライトの輝度を制御する際には、液晶で表示する映像の輝度を維持するために、液晶パネル上に入射するバックライトの輝度に応じて、液晶の透過率を補正する必要がある。実際には、各領域で設定したバックライト輝度と、液晶パネル上に入射するバックライトの輝度は異なるため、液晶パネル上に入射するバックライトの輝度の分布を、各領域に設定したバックライト輝度の設定値と、バックライトの発光輝度分布を畳み込むことによって求めている（例えば特許文献１参照）。しかし、バックライト輝度の分布算出は、処理が膨大であるという課題が存在する。それに対して、分布算出の処理を低減するために、発光輝度分布を離散化して各領域のバックライト輝度の設定値と畳み込みを行い、求められた離散化状態のバックライト輝度分布を線形補間することで、元の解像度の液晶パネルに入射するバックライト輝度を算出する方法がとられている。
【特許文献１】特開２００５−３０９３３８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の分布算出方法では、各領域のバックライト輝度の設定値とバックライトの発光輝度分布との畳み込みによって得られた離散化状態のバックライト輝度分布を、元の解像度に戻すための線形補間を行う際に、線形補間で得られたバックライト輝度分布と実際のバックライト輝度分布との間に誤差が生じ、各領域のバックライト輝度設定値の状態によっては誤差が大きくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、演算量を大幅に増やすことなく、精度の高いバックライト輝度分布を算出する画像表示装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の画像表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、前記液晶パネルに光を供給する発光領域を有し、前記発光領域が複数の部分領域に分割され、前記部分領域毎に調光が可能なバックライトと、入力画像の入力階調値に応じて前記領域ごとのバックライト輝度設定値を算出するバックライト輝度設定値算出部と、前記バックライト輝度設定値に従って前記バックライトを制御するバックライト制御部と、前記バックライト輝度設定値に従ってバックライト輝度分布を算出する点であるバックライト輝度分布算出点の位置を決定するバックライト輝度分布算出点決定部と、予め用意された複数の離散化発光輝度分布から、前記バックライト輝度分布算出点の位置に対応する離散化発光輝度分布を選択輝度分布として選択する発光輝度分布選択部と、前記バックライト輝度設定値と前記選択輝度分布から、前記バックライト輝度分布算出点の位置に対応する、前記液晶パネルに入射するバックライト輝度分布を生成するバックライト輝度分布算出部と、前記入力画像に含まれる輝度値と前記バックライト輝度分布に応じて液晶透過率を補正透過率として補正し、該補正透過率で補正した、入力画像の輝度値を補正画像として生成する液晶透過率補正部と、前記補正画像に従って前記液晶パネルを制御する液晶制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の画像表示装置および方法によれば、演算量を大幅に増やすことなく、精度の高いバックライト輝度分布を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る画像表示装置および方法について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。  
（第１の実施形態）  
本実施形態の画像表示装置１００について図１を参照して説明する。  
本実施形態の画像表示装置１００は、バックライト１０１、バックライト制御部１０２、複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネル１０３、液晶パネル制御部１０４、バックライト輝度設定値算出部１０５、バックライト輝度分布算出点決定部１０６、発光輝度分布選択部１０７、バックライト輝度分布算出部１０８、液晶透過率補正部１１１を含む。バックライト輝度分布算出部１０８は、畳み込み演算部１０９と線形補間部１１０を含む。
【０００９】
バックライト輝度設定値算出部１０５は、入力画像１１２の入力階調値に応じて、発光領域ごとのバックライト輝度設定値１１３を算出する。バックライト制御部１０２はバックライト輝度設定値１１３に従ってバックライト１０１を制御する制御信号をバックライト１０１に渡す。バックライト１０１は、バックライト制御部１０２から制御信号を受け取り、この制御信号に応じてバックライトの輝度を制御する。バックライト１０１は、発光領域を有し、この発光領域は少なくとも２つ以上の部分領域に分割され、バックライト制御部によって各部分領域ごとに調光が可能である。
【００１０】
バックライト輝度分布算出点決定部１０６は、バックライト輝度設定値１１３に応じてバックライト輝度の算出点を決定し、決定された算出点を含むバックライト輝度分布算出点情報１１４を生成する。バックライト輝度分布算出点決定部１０６は、領域ごとに、領域のうちのある領域のバックライト輝度設定値とこの領域の周辺領域のバックライト輝度設定値との差分値が、複数個設定されたしきい値のうち最小のしきい値以上の場合に、差分値が複数個設定されたしきい値のうちどのしきい値よりも大きいかに応じて、基本バックライト輝度分布算出点に加えて１つ以上の補助バックライト輝度分布算出点を新たに設定する。この差分値が最小のしきい値未満である場合には補助バックライト輝度分布算出点を新たに設定しない。発光輝度分布選択部１０７は、補助バックライト輝度分布算出点の位置に応じて、基本発光輝度分布と、1つ以上の補助発光分布とを選択する。補助バックライト輝度分布算出点が設定されない場合は、発光輝度分布選択部１０７は、補助発光輝度分布を選択しない。畳み込み演算部１０９は、この選択された１つ以上の離散化発光輝度分布１１６とバックライト輝度分布算出点情報１１４を用いて、離散化発光輝度分布１１６とバックライト輝度設定値算出部１０５が算出したバックライト輝度設定値１１３とを畳み込んで離散化バックライト輝度分布１１７を算出する。線形補間部１１０は、この離散化バックライト輝度分布１１７に線形補間を行うことによって、液晶パネルに入射するバックライト輝度分布１１８を求める。液晶透過率補正部１１１は、液晶パネルに入射するバックライト輝度分布１１８に応じて、液晶透過率を補正する。液晶パネル制御部１０４は液晶パネル１０３を制御する。
【００１１】
次に、画像表示装置１００の動作の一例について図２を参照して説明する。  
バックライト輝度設定値算出部１０５が、入力信号（入力画像１１２）から各領域のバックライト輝度設定値１１３を算出する（ステップＳ２０１）。バックライト輝度分布算出点決定部１０６が、ステップＳ２０１で算出されたバックライト輝度設定値１１３からバックライト輝度分布算出点を決定する（ステップＳ２０２）。発光輝度分布選択部１０７が、ステップＳ２０２で決定されたバックライト輝度分布算出点から１つ以上の離散化発光輝度分布１１６を選択する（ステップＳ２０３）。畳み込み演算部１０９が、ステップＳ２０１で算出されたバックライト輝度設定値１１３とステップＳ２０３で選択された離散化発光輝度分布１１６を畳み込み、離散化バックライト輝度分布１１７を算出する（ステップＳ２０４）。線形補間部１１０が、ステップＳ２０４で算出された離散化バックライト輝度分布１１７を線形補間し、元の解像度のバックライト輝度分布１１８を生成する（ステップＳ２０５）。液晶透過率補正部１１１が、入力画像１１２に含まれる入力信号の輝度値とステップＳ２０５で生成されたバックライト輝度分布１１８から、液晶透過率を補正する（ステップＳ２０６）。液晶パネル制御部１０４がステップＳ２０６で補正された液晶透過率で入力信号を液晶パネル１０３に渡し、バックライト制御部１０２がステップＳ２０１で算出されたバックライト輝度設定値１１３でバックライト１０１を点灯する（ステップＳ２０７）。
【００１２】
以下、画像表示装置１００の各部の詳細について説明する。  
バックライト輝度設定値算出部１０５は、入力画像１１２を、入力階調値に対して下記の式（１）のようにガンマ変換を行い輝度値に変換する。バックライト輝度設定値算出部１０５はこの輝度値を画素ごとに求める。
【数１】
2010079023.tif 000003
【００１３】
ただし、Ｓｉｎは入力階調値、Ｌｉｎは入力輝度値、γはガンマ係数を表す。ガンマ変換演算は、式（１）によって計算してもよいし、予め階調値と輝度値を対応付けたルックアップテーブルを用意しておき、参照してもよい。
【００１４】
その後、バックライト輝度設定値算出部１０５は、バックライトの数に応じて分割された領域ごとに、その領域のバックライト輝度設定値１１３を求める。この際、各領域のバックライト輝度設定値１１３は式（２）に示すように、各領域内の画素の輝度値の平均値もしくは最大値から求められる。
【数２】
2010079023.tif 000004
【００１５】
ただし、ＢＬｍｅａｎ（ｉ），ＢＬｍａｘ（ｉ）はそれぞれ領域ｉの平均値ベースのバックライト輝度設定値と最大値ベースのバックライト輝度設定値であり、Ｌｍｅａｎ（ｉ），Ｌｍａｘ（ｉ）はそれぞれ領域ｉにおける輝度値の平均値と最大値を表す。またＤＲｈａｌｆは、液晶のダイナミックレンジの半値を表す。各領域のバックライト輝度設定値１１３は、最大値ベースで求めても平均値ベースで求めてもよい。
【００１６】
バックライト輝度設定値算出部１０５で求められたバックライト輝度設定値１１３は、バックライト制御部１０２に送られる。バックライト制御部１０２は、定められたバックライト輝度設定値１１３に基づいてバックライト１０１の輝度を制御する。
【００１７】
次に、バックライト輝度分布算出部１０８ならびにバックライト輝度分布算出点決定部１０６がバックライト輝度設定値１１３を受け取る。  
バックライト輝度分布算出点決定部１０６は、各領域に関して当該領域と周辺領域のバックライト輝度設定値１１３との差に応じて、当該領域と周辺領域の間に何点でバックライト輝度を算出するかを決定する。以下これについて詳細に説明する。
【００１８】
まずバックライト輝度分布算出点決定のための第１の判定条件について説明する。各領域のバックライト輝度設定値１１３が図３（ａ）のように設定されている場合を考える。領域インデックス（ｍ，ｎ）は、当該領域が水平方向にｍ番目、垂直方向にｎ番目の領域であることを示す。この時、バックライトの点灯位置であり、各領域の中心に当たる位置を基本バックライト輝度分布算出点の位置とする。
【００１９】
図３（ａ）において、領域インデックス（ｍ−１，ｎ）、（ｍ，ｎ）におけるバックライト輝度設定値１１３をそれぞれＢＬ（ｍ−１，ｎ）、ＢＬ（ｍ，ｎ）（これらは上記のＢＬｍｅａｎ（ｉ）またはＢＬｍａｘ（ｉ）に対応する）とおく。当該領域（ｍ，ｎ）について、水平方向に隣接する領域とのバックライト輝度設定値１１３の差diff１を  
diff１ ＝ ＢＬ（ｍ，ｎ） − ＢＬ（ｍ−１，ｎ）   （３）
とおいたときに、予め定めた、閾値ＴＨ（ｋ）（ｋ＝１，２，・・・）に対して、  
ＴＨ（ｋ） ＜ diff１ ＜ ＴＨ（ｋ＋１）    （４）
を満たすとき、領域（ｍ−１，ｎ）と（ｍ，ｎ）の領域間に基本バックライト輝度分布算出点のほかに新たにｋ点でバックライト輝度分布を算出すると設定する。この新たにバックライト輝度分布を算出する点を補助バックライト輝度分布算出点とする。この際、新たにｋ点でバックライト輝度分布を算出する際、ｋ点の位置は、基本バックライト輝度分布算出点を（ｋ＋１）等分する位置とする。バックライト輝度分布算出点決定部１０６はこの位置を示した情報をバックライト輝度分布算出点情報１１４として発光輝度分布選択部１０７とバックライト輝度分布算出部１０８の畳み込み演算部１０９に出力する。上記では水平方向について述べたが、垂直方向についても図３（ｂ）のようにして水平方向の場合と同様に求められる。本実施形態では、閾値ＴＨ（ｋ）は予め設定されているが、別の実施形態として消費電力や処理コストなどの制約条件に応じて、何段階にでも設定変更が可能である。閾値ＴＨ（ｋ）はＴＨ（１）＜ＴＨ（２）＜・・・＜ＴＨ（Ｎ）（Ｎはある自然数）であり、ＴＨ（１）が小さいほど補間する点の分布が密になりより正確に補間することができる。ＴＨ（１）は例えば実験を行って決める。
【００２０】
次に第２の判定条件について説明する。各領域のバックライト輝度設定値１１３は図４（ａ）のように設定されている場合を考える。このとき各領域の中心に当たる位置を基本バックライト輝度分布算出点の位置とする。当該領域（ｍ，ｎ）について、水平領域に隣接する領域とのバックライト輝度設定値１１３の差diff１，diff２を
diff１ ＝ ＢＬ（ｍ，ｎ） − ＢＬ（ｍ−１，ｎ）         （５−１）
diff２ ＝ ＢＬ（ｍ，ｎ） − ＢＬ（ｍ−２，ｎ）         （５−２）
とおいたときに、予め定めた、閾値ＴＨ（ｋ）に対して、式（４）を満たさず、
ＴＨ（ｋ） ＞ diff１       （６）
であったとしても、
ＴＨ（ｋ） ＜ diff２ ＜ ＴＨ（ｋ＋１）           （７）
を満たすとき、領域（ｍ−１，ｎ）と（ｍ，ｎ）の領域間に基本バックライト輝度分布算出点のほかに新たにｋ点でバックライト輝度分布を算出すると設定する。この新たにバックライト輝度分布を算出する点を補助バックライト輝度分布算出点とする。
【００２１】
また、同様に
diff３ ＝ ＢＬ（ｍ，ｎ） − ＢＬ（ｍ＋１，ｎ）         （８−１）
diff４ ＝ ＢＬ（ｍ，ｎ） − ＢＬ（ｍ＋２，ｎ）         （８−２）
とおいたときに、予め定めた、閾値ＴＨ（ｋ）に対して、式（４）を満たさず、
ＴＨ（ｋ） ＞ diff３       （９）
であったとしても、
ＴＨ（ｋ） ＜ diff４ ＜ ＴＨ（ｋ＋１）           （１０）
を満たすとき、領域（ｍ＋１，ｎ）と（ｍ，ｎ）の領域間に基本バックライト輝度分布算出点のほかに新たにｋ点でバックライト輝度分布を算出すると設定する。この新たにバックライト輝度分布を算出する点を補助バックライト輝度分布算出点とする。この際、新たにｋ点でバックライト輝度分布を算出する際、ｋ点の位置は、基本バックライト輝度分布算出点を（ｋ＋１）等分する位置とする。バックライト輝度分布算出点決定部１０６はこの位置を示した情報をバックライト輝度分布算出点情報１１４として発光輝度分布選択部１０７とバックライト輝度分布算出部１０８の畳み込み演算部１０９に出力する。上記では水平方向について述べたが、垂直方向についても図４（ｂ）のようにして水平方向の場合と同様に求められる。
【００２２】
以上のようにバックライト輝度分布算出点情報１１４が求められ、バックライト輝度分布算出点決定部１０６から出力され、発光輝度分布選択部１０７とバックライト輝度分布算出部１０８の畳み込み演算部１０９に入力される。
【００２３】
発光輝度分布選択部１０７は、バックライト輝度分布算出点情報１１４に従って、複数の発光輝度分布から、異なる離散化点で離散化された離散化発光輝度分布１１６を選択する。発光輝度分布とは、ある１領域のバックライトを点灯させた時の各画素位置でのバックライト輝度を表すものであり、実際に予め液晶パネル上で測定した発光輝度分布を使用する。発光輝度分布選択部１０７は、サンプリング点の位置が異なる発光輝度分布を複数有している。
【００２４】
基本バックライト輝度分布算出点でバックライト輝度を算出するためには、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すような、発光輝度分布の波形の中心を基準として、基本バックライト輝度分布算出点間の距離ごとに離散化された発光輝度分布を使用する。これを基本発光輝度分布と呼ぶ。基本発光輝度分布は、デバイスに依存しバックライト１０１と液晶パネル１０３で決まる。また、バックライト輝度分布算出点決定部１０６において新たに設定された補助バックライト輝度分布算出点については、その位置に従って、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように基本発光輝度分布とは異なる位置で離散化された発光輝度分布を使用する。これを補助発光輝度分布と呼ぶ。すなわち、発光輝度分布選択部１０７は、新たにｋ点でバックライト輝度分布を算出すると決定された場合はｋ個の補助発光輝度分布を選択する。補助発光輝度分布は図６（ａ）、図６（ｂ）の補助発光輝度分布の離散化位置（ｋ＝１の場合）に示すように、補助バックライト輝度分布算出点に発光輝度分布の波形の中心を一致させ、その後は発光輝度分布の波形上で各領域のバックライト点灯位置に一致する点で離散化する。発光輝度分布選択部１０７で領域ごとに選択された離散化発光輝度分布１１６はバックライト輝度分布算出部１０８の畳み込み演算部１０９に入力される。
【００２５】
バックライト輝度分布算出部１０８の畳み込み演算部１０９は、バックライト輝度分布算出点決定部１０６からのバックライト輝度分布算出点情報１１４と、発光輝度分布選択部１０７からの離散化発光輝度分布１１６と、バックライト輝度設定値算出部１０５からのバックライト輝度設定値１１３を受け取る。畳み込み演算部１０９は、バックライト輝度分布算出点情報１１４に基づいて、バックライト輝度設定値１１３と離散化発光輝度分布１１６とを畳み込むことで、液晶パネル上に入射するバックライト輝度の分布が離散化されたものに相当する離散化バックライト輝度分布１１７を算出する。これについて以下に詳細に説明する。
【００２６】
畳み込み演算部１０９は、各領域のバックライト輝度設定値１１３と離散化発光輝度分布１１６を式（１１）に示すような畳み込み演算することで、領域（ｍ，ｎ）の基本バックライト算出点におけるバックライト輝度ＢＬｐａｎｅｌ（ｍ，ｎ）を求めている。
【数３】
2010079023.tif 000005
【００２７】
ただし、Ｍ、Ｎはそれぞれ離散化発光輝度分布１１６の水平方向と垂直方向のサイズであり、ＢＬ（ｉ，ｊ）は、領域（ｉ，ｊ）におけるバックライト輝度設定値１１３、Ｐ（ｉ，ｊ）は、領域（ｉ，ｊ）にあたる位置の離散化発光輝度分布１１６の輝度値を示す。また、画像の外郭部にあたる領域に関しては、バックライト輝度設定値１１３を鏡面反射させることで、式（１１）の畳み込み演算を行い、バックライト輝度ＢＬｐａｎｅｌ（ｍ，ｎ）を求めている。
【００２８】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、基本発光輝度分布による畳み込み演算において、基本バックライト輝度分布算出点（図５（ａ）、図５（ｂ）中の○）のバックライト輝度は、基本発光輝度分布（図５（ａ）、図５（ｂ）中の△）と各領域のバックライト輝度設定値（図５（ａ）、図５（ｂ）中の×）を畳み込むことで求められている。同様に、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、補助発光輝度分布による畳み込み演算において、補助バックライト輝度分布算出点（図６（ａ）、図６（ｂ）中の○）のバックライト輝度は、補助発光輝度分布（図６（ａ）、図６（ｂ）中の△）と各領域のバックライト輝度設定値（図６（ａ）、図６（ｂ）中の×）を畳み込むことで求められている。図５（ａ）、図５（ｂ）、図６（ａ）、図６（ｂ）は１次元の図だが、実際の畳み込み演算は２次元で行われる。２次元における畳み込み演算時の各領域と発光輝度分布の関係を図７（ａ）、図７（ｂ）に示す。
【００２９】
以上畳み込み演算によって、畳み込み演算部１０９は、各領域のバックライト輝度設定値１１３の値に従って、密度の異なる離散化バックライト輝度分布１１７を得る。
【００３０】
線形補間部１１０は、畳み込み演算部１０９で求められた離散化バックライト輝度分布１１７を線形補間し、液晶パネル１０３上に入射するバックライト輝度分布が、元の解像度で求められる。離散化バックライト輝度分布１１７は部分的に畳み込みの密度が異なっている。そこで線形補間の際は、階層的に補間を行う。
【００３１】
以下に図８（ａ）、図８（ｂ）を用いて詳細に説明する。線形補間部１１０に入力される離散化バックライト輝度分布１１７が図８（ａ）、図８（ｂ）に示すような場合を考える。図８（ａ）は畳み込み後の部分的に密度が異なるバックライト輝度分布である。図８（ａ）において、点Ａ〜Ｈは、基本バックライト輝度分布算出点の位置である。点ｉ，ｊは、新たに求められたバックライト輝度であり、点ｉ，ｊが存在している部分だけ密度が密になっている。そこで線形補間の第１段階として、最も密度が密である点Ｂと点ｉの間隔に全体のバックライト輝度の密度を揃える。点Ａ〜Ｈから線形補間によって、点ｋ〜ｕを求める。点ｋ〜ｒの点は点Ａ〜Ｈから２点間の線形補間で、点ｓ〜ｕは点Ａ〜Ｈから４点間の線形補間で求めることが可能である。例えば点ｌであれば、点Ａと点Ｂの２点から、点ｓであれば点Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆの４点から求めることが可能である。
【００３２】
図８（ｂ）に示すように、全体の密度がそろった状態で、バイリニア法によって残りの画素位置にあたるバックライト輝度分布を補間する。バイリニア法による補間方法は、図９のような４点があった場合、４点の内部に位置する点ｆｍ，ｎ（α，β）は、式（１２）のようにして求められる。
【数４】
2010079023.tif 000006
【００３３】
図８（ａ）、図８（ｂ）の例では、密度の異なる点が２種類混在しているのみであったが、３種類以上の場合であっても同様に線形補間を行うことで元の解像度のバックライト輝度分布を求めることが可能である。
【００３４】
液晶透過率補正部１１１は、線形補間部１１０で求められたバックライト輝度分布１１８を受け取る。液晶透過率補正部１１１は、入力画像１１２の輝度値をバックライト輝度分布算出部１０８によって生成されたバックライト輝度分布１１８で除することで、液晶の透過率を補正する。以下詳細に説明する。
【００３５】
入力画像１１２の位置（ｘ，ｙ）における画素ごとの輝度値をＬｉｎ（ｘ，ｙ）とすると、液晶パネル上で表示すべき輝度値はＬｉｎ（ｘ，ｙ）となる。液晶パネル上で表示される輝度値Ｄ（ｘ，ｙ）は、バックライト輝度分布算出部１０８で求められた液晶パネルに入射するバックライト輝度分布ＢＬｐａｎｅｌ（ｘ，ｙ）と、液晶の透過率Ｔ（ｘ，ｙ）を使用して式（１３）のように表される。
【数５】
2010079023.tif 000007
【００３６】
Ｄ（ｘ，ｙ）＝Ｌｉｎ（ｘ，ｙ）のため、その時の透過率は式（１１）のように補正される。
【数６】
2010079023.tif 000008
【００３７】
液晶透過率の補正は、式（１４）によって求めても良いし、予め入力輝度値、バックライト輝度分布と補正透過率を対応付けたルックアップテーブルを用意しておき、参照してもよい。液晶透過率補正部１１１は補正した透過率で補正した入力画像の輝度値含む補正画像を液晶パネル制御部１０４に渡す。
【００３８】
液晶パネル制御部１０４は、液晶透過率補正部１１１で補正された補正画像１１９を受け取る。液晶パネル制御部１０４は送られてきた補正画像１１９を液晶パネル１０３上に表示させる。
【００３９】
以上の第１の実施形態によれば、各領域のバックライト輝度設定値に応じて、誤差の出やすい位置を見つけてその位置でのバックライト輝度分布を密に求めることで、演算量を大幅に増やすことなく、精度の高いバックライト輝度分布を算出可能である。その結果適切な液晶透過率の補正が行われる。
【００４０】
（第２の実施形態）  
本発明の第２の実施形態について図１０を参照して説明する。  
本実施形態における画像表示装置１０００の全体的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるため、第１の実施形態との相違点のみを説明する。第１の実施形態では、密にバックライト輝度分布１１８を算出するためのバックライト輝度設定値１１３の差分値を予め設定していたが、本実施形態では、与えられた制約条件と当該フレームの全領域のバックライト輝度設定値１１３から、密にバックライト輝度分布１１８を算出するためのバックライト輝度設定値１１３の差分値を適応的に設定する。  
図１０に示すように、本実施形態の画像表示装置１０００は、第１の実施形態の画像表示装置１００に、バックライト輝度差分値判定部１００１を加えたものである。バックライト輝度差分値判定部１００１は、バックライト輝度設定値１１３を受け取り、画像表示装置１０００に与えられた制約条件と各領域のバックライト輝度設定値１１３から、密にバックライト輝度分布１１８を算出するためのバックライト輝度設定値１１３の差分値を含む差分値情報１００２を決定する。差分値の決定方法に関しては以下に説明する。
【００４１】
画像表示装置１０００に与えられた制約条件として、離散化による畳み込みと線形補間による誤差のレベルとが与えられている場合を考える。バックライト輝度差分値判定部１００１は、領域間のバックライト輝度設定値１１３の差が最大である領域間において、線形補間による誤差が制約条件の範囲に収まるような、新たな補助バックライト輝度分布算出点数Ｎを計算する。そして、領域間のバックライト輝度設定値１１３の差が最大である領域間において、Ｎ点でのみ上記の式（４）が成立し、バックライト輝度を算出するような差分値ＴＨＮ（ｋ）の数と値を設定する。求められた差分値情報１００２は、バックライト輝度分布算出点決定部１０６に送られる。バックライト輝度分布算出点決定部１０６は、差分値情報１００２に従って、バックライト輝度分布算出点が決定され、バックライト輝度分布算出点情報１１４は発光輝度分布選択部１０７とバックライト輝度分布算出部１０８の畳み込み演算部１０９へ送られる。
【００４２】
Ｎ個の差分値が用意されるため、領域間でバックライト輝度設定値１１３の差が大きい場合は、その領域間でより密にバックライト輝度を算出することが可能であり、領域間でバックライト輝度設定値１１３の差が小さい場合でも、その領域間で新たにバックライト輝度を算出することが可能となり、結果として線形補間による誤差を大きく低減することが可能である。
【００４３】
また、制約条件として処理コストが与えられている場合、バックライト輝度差分値判定部１００１は、処理コストの制約の下で、密なバックライトを算出できる点の個数Ｍを算出する。各領域のバックライト輝度設定値１１３を比較して、Ｍ点でのみ上記の式（４）が成立し、バックライト輝度を算出するような差分値ＴＨＭ（ｋ）の数と値を求める。求められた差分値情報１００２は、バックライト輝度分布算出点決定部１０６へ送られる。バックライト輝度分布算出点決定部１０６は、差分値情報１００２に従って、バックライト輝度分布算出点が決定され、これら算出点の情報を含むバックライト輝度分布算出点情報１１４は発光輝度分布選択部１０７とバックライト輝度分布算出部１０８の畳み込み演算部１０９へ送られる。
【００４４】
優先的なＭ個の算出点を求めることで、処理コストの制約の下で、誤差の生じやすい領域から優先的に密なバックライト輝度を算出することが可能である。
【００４５】
以上の第２の実施形態によれば、制約条件として離散化による畳み込みと線形補間による精度が与えられている場合は、Ｎ個の差分値が用意されるため、領域間でバックライト輝度設定値１１３の差が大きい場合は、その領域間でより密にバックライト輝度を算出することが可能であり、領域間でバックライト輝度設定値１１３の差が小さい場合でも、その領域間で新たにバックライト輝度を算出することが可能となり、結果として線形補間による誤差を大きく低減することが可能である。また、制約条件として処理コストが与えられている場合は、優先的なＭ個の算出点を求めることで、処理コストの制約の下で、誤差の生じやすい領域から優先的に密なバックライト輝度を算出することが可能である。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。本実施形態によれば、画像信号に応じてバックライトの輝度を変調して画像を表示することで、画像のコントラストを向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１の実施形態の画像表示装置のブロック図。
【図２】図１の画像表示装置の動作の一例を示すフローチャート。
【図３】第１の実施形態のバックライト輝度設定値とバックライト輝度分布算出点の第１の関係を示す図。
【図４】第１の実施形態のバックライト輝度設定値とバックライト輝度分布算出点の第２の関係を示す図。
【図５】基本発光輝度分布の離散化位置を示す図。
【図６】補助発光輝度分布の離散化位置（ｋ＝１の場合）を示す図。
【図７】２次元の基本発光分布と補助発光分布の離散化点を示す図。
【図８】密度が異なるバックライト輝度分布の線形補間方法を示す図。
【図９】バイリニア法による線形補間方法を示す図。
【図１０】第２の実施形態の画像表示装置のブロック図。
【符号の説明】
【００４８】
１００・・・画像表示装置、１０１・・・バックライト、１０２・・・バックライト制御部、１０３・・・液晶パネル、１０４・・・液晶パネル制御部、１０５・・・バックライト輝度設定値算出部、１０６・・・バックライト輝度分布算出点決定部、１０７・・・発光輝度分布選択部、１０８・・・バックライト輝度分布算出部、１０９・・・畳み込み演算部、１１０・・・線形補間部、１１１・・・液晶透過率補正部、１１２・・・入力画像、１１３・・・バックライト輝度設定値、１１４・・・バックライト輝度分布算出点情報、１１６・・・離散化発光輝度分布、１１７・・・離散化バックライト輝度分布、１１８・・・バックライト輝度分布、１１９・・・補正画像、１０００・・・画像表示装置、１００１・・・バックライト輝度差分値判定部、１００２・・・差分値情報。
【図１】
2010079023.tif 000009
【図２】
2010079023.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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